本發(fā)明屬于雜環(huán)化合物制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種C3取代的四氫異喹啉衍生物及其制備方法和應用。
背景技術(shù)：
目前，全世界大約有3億人患哮喘，且發(fā)病率呈上升趨勢。(臨床醫(yī)藥文獻雜志.2016,22,4513)哮喘屬于一種慢性氣道炎癥疾病，多發(fā)病于幼年，與過敏和嗜酸性細胞有關(guān)。慢性阻塞性肺炎和哮喘類似，但常中年發(fā)??；(疑難病雜志.2015,7,759)二者具有共同的臨床表現(xiàn)，但屬于兩種不同的疾病，(中國呼吸與危重監(jiān)護雜志.2014,2,219)在2014年，相關(guān)組織提出了哮喘-慢性阻塞性肺炎重疊綜合征(ACOS)的概念，但并未提出對應的治療手段。(臨床肺科雜志.2016,10,1897-1898)而且這類慢性肺部疾病嚴重危害地人類的健康。目前市面上沒有根治這類疾病的藥物，只能在發(fā)病時緩解病癥，(中華肺部疾病雜志(電子版).2014,5,573)因此治療費用也給患者帶來了經(jīng)濟上的負擔。
人體的環(huán)腺苷酸(cMAP)和環(huán)鳥苷酸(cGMP)的平衡調(diào)節(jié)支氣管的正常狀態(tài)，(李峰,2008,山東大學碩士學位論文)哮喘病人發(fā)病時，體內(nèi)的cMAP的含量相對下降。(臨床軍醫(yī)雜志,2003,45,16)磷酸二酯酶IV(PDE4)能夠水解cMAP，可以作為哮喘、慢性阻塞性肺病等疾病的一個治療靶點。(中國藥理學通報.2014,2,283-284)研究表明PDE4抑制劑能有效抑制PDE4的活性，升高cMAP的水平，可用于治療哮喘等疾病。(中國藥理學通報.2006,10,1164-1165)
羅氟司特(Roflumilust)是已經(jīng)通過美國FDA批準上市使用的一種PDE-4抑制劑，用于哮喘、慢性阻塞性肺炎的治療。同時，西洛司特(Cliomilast)、阿羅茶堿(Arofylline)等化合物已進入臨床Ⅲ期的研究。(沈陽藥科大學學報.2013,7,569)
因此，尋求具有高效的PDE4抑制活性的化合物具有極大的現(xiàn)實意義。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種C3取代的四氫異喹啉衍生物，該化合物具有良好的生物活性，是一類磷酸二酯酶PDE4抑制劑。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述C3取代的四氫異喹啉衍生物的制備方法。
本發(fā)明的再一目的在于提供在制備與磷酸二酯酶(PDE4)抑制作用相關(guān)的疾病藥物中的應用。
本發(fā)明提供的C3取代的四氫異喹啉衍生物，其具有良好的磷酸二酯酶IV活性抑制效果。所述C3取代的四氫異喹啉衍生物及其藥用鹽具有潛在的預防和治療哮喘和慢性肺栓塞疾病的作用。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種C3取代的四氫異喹啉衍生物，所述C3取代的四氫異喹啉衍生物具有如式I或式II所示結(jié)構(gòu)：
所述R1基為氫、環(huán)烷基、烷基、苯基或取代苯基；
所述R2基為氫或烷基；
所述R3基為烷基；
取代基為碳原子數(shù)為1～3的烷基。
優(yōu)選地，所述R1基為氫、碳原子數(shù)為3～10的環(huán)烷基、碳原子數(shù)為1～10的烷基或芐基。
優(yōu)選地，R2基為氫或碳原子數(shù)為1～10的烷基，R3基為碳原子數(shù)為1～10的烷基。
優(yōu)選地，所述R1基為氫、甲基、乙基、正戊基、環(huán)戊基或芐基。
R2基為氫、甲基或乙基，R3基為甲基或乙基。
更優(yōu)選地，當R2基為氫，R3基為甲基。
當R2基為甲基或乙基時，R3基與R2基相同。
本發(fā)明同時提供所述含四氫異喹啉并氨基甲酸酯類化合物的制備方法，包括如下步驟：
S1.將經(jīng)取代、加成消除反應，得到化合物1，
S2.將化合物1經(jīng)過還原反應，得到化合物2，
S3.將化合物2經(jīng)過縮合反應，得到化合物3，
S4.將化合物3經(jīng)過Bischler-Napieralski反應關(guān)環(huán)后用氫氣還原C＝N雙鍵得到四氫異喹啉衍生物4，
S5.將化合物4與對三氟甲氧基苯甲酰氯等通過?；磻玫交衔?，
S6.將化合物5與甲醇鈉/甲醇發(fā)生酯交換反應得到化合物6，
S7.將化合物6用氫氧化鈉進行水解反應得到化合物7，
S8.將化合物7在碳酸鉀作用下與溴代烴經(jīng)酯化反應得到式I化合物，
S9.將化合物7與甲胺鹽酸鹽、二甲胺鹽酸鹽或二乙胺經(jīng)縮合反應得到式II化合物
更具體地，S1中取代、加成消除包括以下步驟：
香草醛形成強堿弱酸鹽后，采用williamson合成法，與溴代環(huán)戊烷發(fā)生取代反應，得到中間體；該中間體與硝基乙酸乙酯，二甲胺與氟化鉀催化下發(fā)生加成消除反應，得到化合物1。
S2中還原反應包括以下步驟：
即用氫氣將化合物1結(jié)構(gòu)中的雙鍵和硝基同時還原，得到化合物2。
S3中縮合反應、S4中Bischler-Napieralski反應包括以下步驟：
將該化合物2與甲酸在縮合劑EDC-HCl及DMAP等作用下發(fā)生?；磻?，得到中間體3；
該中間體3在三氯氧磷等縮合劑的作用下發(fā)生Bischler-Napieralski反應，分子內(nèi)?；缓筮€原形成的C＝N雙鍵得到四氫異喹啉環(huán)4；縮合劑優(yōu)選自P2O5、POCl3、PCl5或PPE中的一種或多種。
作為一種更優(yōu)選方案，所述縮合劑為POCl3；
S5中四氫異喹啉衍生物4與對三氟甲氧基苯甲酰氯等試劑發(fā)生?；磻纬甚０锋I，得到化合物5。
S6中化合物5與甲醇鈉/甲醇經(jīng)酯交換反應得到化合物6，其用氫氧化鈉反應得到水解產(chǎn)物7；
S8中化合物7在碳酸鉀作用下與不同的溴代烴反應得到系列I化合物
S9中化合物7與甲胺鹽酸鹽、二甲胺鹽酸鹽、二乙胺等經(jīng)縮合反應得到C3取代的四氫異喹啉衍生物II，
所述C3取代的四氫異喹啉衍生物I和II對磷酸二酯酶IV具有較強的抑制作用，在預防和治療哮喘和慢性肺栓塞疾病中具有潛在的應用價值。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
本發(fā)明公開一種C3取代的四氫異喹啉衍生物，所述C3取代的四氫異喹啉衍生物結(jié)構(gòu)新穎，具有良好的生物活性，可以用作選擇性PDE4抑制劑。所述C3取代的四氫異喹啉衍生物的制備方法簡單，產(chǎn)率高，拓展了四氫異喹啉類結(jié)構(gòu)化合物在制備預防和治療哮喘和慢性肺栓塞疾病藥物方面的應用前景。
具體實施方式
以下結(jié)合具體實施例來進一步說明本發(fā)明，但實施例并不對本發(fā)明做任何形式的限定。除非特別說明，本發(fā)明采用的試劑、方法和設(shè)備為本技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)試劑、方法和設(shè)備。
除非特別說明，本發(fā)明所用試劑和材料均為市購。
實施例1：7-環(huán)戊氧基-8-甲氧基-1,5,10,10a-四氫-2-對三氟甲氧基苯甲酰[3,4-b]異喹啉-3-甲酸乙酯(5)的制備
以香草醛作為起始原料，經(jīng)過取代、加成消除、還原、酰化、Bischler-Napieralski反應及?；磻?，得到含四氫異喹啉并氨基甲酸酯類化合物。制備流程如下：
試劑與條件:a.K2CO3,DMF；b.NO2CH2COOEt,(CH3)2NH·HCl,KF；c.H2,10％Pd/C；d.HCOOH,EDC,DMAP；e.I.POCl3,toluene；II.H2,10％Pd/C,MeOH,EtOAc；f.dry CH2Cl2,Et3N,DMAP；g MeONa/MeOH；h 4N NaOH,THF/MeOH；I K2CO3,n-PentylBr,DMF；j EDC-HCl,DMAP,CH2Cl2
(1)制備4-環(huán)戊氧基-3-甲氧基苯甲醛(I-A)
將(25g,0.164mol)香草醛，溶于80mL DMF中，加入(33g,0.239mol)碳酸鉀固體，常溫攪拌半小時后，采用恒壓滴液漏斗滴加(22mL,0.193mol)溴代環(huán)戊烷溶液，65℃回流6h。減壓旋蒸除去DMF溶劑，剩余物用乙酸乙酯溶解，依次用水、飽和NaHCO3溶液、飽和NaCl溶液洗滌，有機相用無水硫酸鈉干燥，旋蒸除溶劑，得微黃色液體產(chǎn)物I-A(31.6g，產(chǎn)率87％)。
(2)制備2-氨基-3-(4-環(huán)戊氧基-3-甲氧苯基)-1-丙酸乙酯(I-C)
取上一步制得的4-環(huán)戊氧基-3-甲氧基苯甲醛I-A(24.00g,0.11mol)，與硝基乙酸乙酯(14.4ml,0.13mol)溶于200mL干燥甲苯，依次加入二甲胺鹽酸鹽(17.9g,0.22mol)和氟化鉀(0.96g,16.5mmol)，120℃反應24h。旋蒸除去甲苯，剩余物用二氯甲烷溶解，依次用水、飽和氯化鈉溶液洗滌，有機相用無水硫酸鈉干燥，旋蒸除溶劑，剩余物經(jīng)柱層析(V石油醚/V乙酸乙酯＝15/1)得淺黃色固體中間產(chǎn)物I-B(20.2g，產(chǎn)率54.8％)；
取淺黃色固體I-B(11.0g,32.80mmol)溶于150mL甲醇中，加入1.1g Pd/C(10％)，然后在H2氛圍下rt反應24h。TLC檢測反應完畢后，過濾濾掉Pd/C，旋蒸除溶劑，硅膠柱層析(V二氯甲烷/V甲醇/V三乙胺＝100/2/1)得白色固體產(chǎn)物I-C(6.08g，產(chǎn)率60.3％)。
(3)制備(7-環(huán)戊氧基-6-甲氧基-1,2,3,4,-四氫異喹啉-3-基)-甲酸乙酯(I-E)
取上一步制得的2-氨基-3-(4-環(huán)戊氧基-3-甲氧苯基)-1-丙酸乙酯I-C(3.40g,11.06mmol)與甲酸(1.45ml,38.46mmol)溶于60mL干燥二氯甲烷，冰浴加入EDC·HCl(7.37g,38.46mmol)和DMAP(0.88g,5.13mmol)，室溫反應12h。用100mL二氯甲烷稀釋反應液，然后依次用1M HCl、飽和NaHCO3溶液及飽和NaCl溶液萃取，有機相用無水硫酸鈉干燥，旋蒸除溶劑，剩余物經(jīng)柱層析(V石油醚/V乙酸乙酯＝1/1)得白色固體中間產(chǎn)物I-D(3.05g，產(chǎn)率82.3％)；
取中間產(chǎn)物I-D(1.1g,3.73mmol)溶于20mL干燥甲苯，加入三氯氧磷(0.73ml,7.83mmol)，100℃反應3h。蒸去甲苯，乙酸乙酯溶解剩余物，依次用水、飽和NaHCO3溶液、飽和NaCl溶液萃取，有機相用無水硫酸鈉干燥。將剩余物溶于20mL甲醇和二氯甲烷(V:V＝1:1)的混合溶劑，加入0.2g Pd/C(10％)，然后在H2氛圍下室溫攪拌反應24h。過濾，旋蒸除溶劑，硅膠柱層析(V二氯甲烷/V甲醇＝30/1)得紅色粘稠液體I-E(0.8g，產(chǎn)率66.7％)；
(4)C-3乙基修飾的四氫異喹啉衍生物5
取上一步制得的(7-環(huán)戊氧基-6-甲氧基-1,2,3,4,-四氫異喹啉-3-基)-甲酸乙酯I-E(1.10g,3.45mmol)溶于20mL干燥的吡啶中，冰浴下依次加入對三氟甲氧基苯甲酰氯(1.01g,4.48mmol)和DMAP(43mg,0.35mmol)，室溫反應2h。加入1mL甲醇終止反應，減壓蒸除溶劑，剩余物溶于100mL乙酸乙酯中然后依次用1M HCl、飽和碳酸氫鈉及飽和氯化鈉溶液洗滌，有機相用無水硫酸鈉干燥，濃縮，剩余物經(jīng)柱層析(V石油醚/V乙酸乙酯＝3/1)得白色固體5(1.66g，產(chǎn)率94.9％)。
(5)C-3甲基修飾四氫異喹啉衍生物6
將化合物5(0.20g,0.39mmol)溶于15mL甲醇中，然后加入甲醇鈉(50mg)，室溫下反應5h。減壓濃縮，剩余物經(jīng)柱層析(V石油醚/V乙酸乙酯＝3/1)得白色固體6(0.18g，產(chǎn)率92.8％)。
(6)C-3為羧基的四氫異喹啉衍生物7
將化合物6(0.50g,1.01mmol)溶于10mL甲醇與四氫呋喃的混合溶劑(V:V＝1:1)中，然后加入4N NaOH(5mL)，室溫下反應2h。用3M HCl調(diào)pH＝7，減壓濃縮，剩余物加入50mL氯仿，然后依次用水及飽和氯化鈉溶液洗滌，有機相用無水硫酸鈉干燥，濃縮，剩余物經(jīng)柱層析(V石油醚/V乙酸乙酯＝3/1)得白色固體7(0.46g，產(chǎn)率94.8％)。
(7)C-3正戊基修飾四氫異喹啉衍生物8
將化合物7(0.20g,0.42mmol)溶于10mLDMF中，加入碳酸鉀(88mg,0.84mmol)室溫下攪拌反應4h后加入溴代正戊烷(0.18mL,1.68mmol)。該反應體系在室溫下繼續(xù)攪拌3h。減壓蒸去溶劑，剩余物溶于100mL乙酸乙酯中，然后依次用水和飽和氯化鈉溶液洗滌，有機相用無水硫酸鈉干燥，濃縮，剩余物經(jīng)柱層析(V石油醚/V乙酸乙酯＝6/1)得白色固體8(0.22g，產(chǎn)率95.7％)。
(8)C-3二甲酰胺基修飾四氫異喹啉衍生物II-1
將化合物7(0.20g,0.42mmol)溶于10mL干燥的二氯甲烷中，冰浴下依次加入EDC-HCl(182mg,0.84mmol)、二甲胺鹽酸鹽(68mg,0.84mmol)和DMAP(10mg,0.084mmol)，室溫下攪拌反應8h。加入50mL二氯甲烷稀釋反應液，然后依次用1M HCl、飽和碳酸氫鈉和飽和氯化鈉溶液洗滌，有機相用無水硫酸鈉干燥，濃縮，剩余物經(jīng)柱層析(V石油醚/V乙酸乙酯＝6/1)得白色固體II-1(0.18g，產(chǎn)率90.1％)。
將式I所示化合物中的R1取代基按照表1所示進行替換，得到相應的式I所示產(chǎn)物；化合物7與甲胺鹽酸鹽、二乙胺等試劑反應可得到得到相應的式II所示產(chǎn)物。上述化合物的外觀、核磁氫譜檢測結(jié)果均列于表1中。由上可知，上述化合物結(jié)構(gòu)正確，均為式I和II所示化合物。
表1
實施例2式I及II所示C3取代的四氫異喹啉衍生物對磷酸二酯酶IV的抑制活性。
底物與PDE酶的準備用緩沖液將酶稀釋2.5倍，分別向?qū)嶒灠逯屑尤?μL(空白組只有DMSO，對照組只有酶控制不加化合物)，充分振搖。同理底物也用緩沖液稀釋2.5，分別向?qū)嶒灠寮?μL，充分振搖。蓋住實驗板室溫下培育60min。(Curr in Pulm Med,2005,11,129-134)
反應檢測制備抗體熒光標記溶液，分別向每個實驗板中加入5μL并培育60min。在儀器上可以看到結(jié)果。從儀器上將RFU(相對熒光單位)曲線復制下來，將RFU曲線轉(zhuǎn)變成百分濃度抑制曲線。按公式計算百分濃度抑制率：百分濃度抑制率＝(樣品的RFU－最小值)/(最大值－最小值)，“最小值”表示沒有酶控制組的RFU值，“最大值”表示空白組的RFU值。根據(jù)化合物濃度與相應抑制率用MicroSoft excel制作散點圖，添加趨勢線，計算斜率求出IC50值。
抑酶活性測試結(jié)果對合成出來的I和II兩類化合物進行了抑酶活性測試，采用熒光標記抗體方法，測定各個實驗組化合物的相對熒光單位，并轉(zhuǎn)化成百分濃度抑制率，利用MicroSoft excel計算出IC50值，見表2。
表2四氫異喹啉并氨基甲酸酯類化合物I和II對PDE4的抑制活性(μM)
從表2中可以看出，式I和II所示化合物普遍有較好的抑制活性，該類化合物對磷酸二酯酶IV有明顯抑制效果，在預防與治療磷酸二酯酶調(diào)控的疾病，如：哮喘和急、慢性肺梗阻等的防治上有良好的應用前景。